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공업폐열 회수를 위한 잠열축열, 화학축열 및 열전발전

전문가 제언: ○ 상변화 재료(PCM)에 의한 열의 저장은 고체-액체 상변화에서만 이용된다. 액체-기체 PCM은 큰 체적 또는 높은 압력이 요구되기 때문에 실용적이 못된다. PCM은 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol)과 같은 유기화합물과 글라우버염(Glaubers salt)과 같은 염 베이스 제품으로 분류된다. 가장 일반적으로 사용되는 PCM은 수화염, 지방산, 에스테르 및 여러 가지 파라핀이며 최근 이온 액체가 고급 PCM으로서 연구되고 있다. PCM은 작은 용기 내에서 좋은 성능을 나타내므로 보통 셀(Cell)로 용기를 분할하여 사용한다. 포장 재료는 열의 전도가 좋아야 하며 자주 일어나는 상변화에 견딜 수 있어야 한다.

○ 마이크로캡슐에 넣은(Microcapsulated) PCM은 휴대용 축열 시스템에 사용된다. 마이크로캡슐 기술은 PCM을 마이크로미터급 또는 밀리미터급의 미소입자 내에 막 형성 재료로 포장하는 기술이다. 다른 방법은 마이크로미터급의 PCM 입자를 보호재로서 코팅하여 만들 수 있으며, 이 입자를 물과 같은 연속적 상 내에 부유시킬 수 있다. 이 경우는 이 시스템을 상변화 슬러리(Phase change slurry)가 된다.

○ 화학반응에 의한 축열법의 구체적 예를 제시하고자 한다. 독일의 BSR Solar Technologies와 Max Planck Institute in Mülheim은 태양열의 축열을 위해 화학적 분해반응에 의한 축열과 재결합반응에 의한 방열의 기술을 개발하였다. 축열 매체로는 높은 축열 용량을 가진 마그네슘 수화물(MgH2)을 사용하였다. 즉 1kg의 MgH2은 0.8kWh의 저장능력을 가진다. 저장되어야 할 열에너지는 MgH2의 고온 시스템에 공급된다. 이 때 화학반응은 MgH2→Mg+H2, -75kJ/mol이고, 저장된 열의 방출은 Mg+H2,→ MgH2, +75kJ/mol이다.

저자: Tomohiro AKIYAMA
자료유형: 학술정보